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1、原电池化学电源一、选择题（本题包括8 个小题，每小题只有一个选项符合题意）1.（2022 大庆模拟）下列关于原电池的叙述中错误的是（）A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B.原电池是将化学能转变为电能的装置C.在原电池中，电子流入的一极是正极，发生还原反应D.原电池内部的阳离子向正极移动【详解】A构成原电池的正极和负极可以是两种不同的金属，也可以是两种相同的金属或是非金属，A 错误；原电池是将化学能转变为电能的装置，B 正确；在原电池中，电子流入的一极是正极，发生还原反应，电子流出的一极是负极，发生氧化反应，C 正确；原电池内部的阳离子向电子流入的一极，即正极移动，D 正确。2.（2
2、021 广东高考）火星大气中含有大量CO?,一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放 电 时（）A.负极上发生还原反应 B.CO2在正极上得电子C.阳离子由正极移向负极 D.将电能转化为化学能【详解】B金属钠为负极，负极上发生失电子的氧化反应，A 错误；碳纳米管为正极，CO?在正极上得电子，发生还原反应，B 正确；放电时，阳离子由负极移向正极，C 错误；原电池是将化学能转化为电能的装置，D 错误。3.银镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下（L 为小灯泡，K、区 为开关，a、b 为直流电源的两极）。下列说法不正确的是（）A.断开K2、合
3、上Ki，银镉电池能量转化形式：化学能一电能B.断开Ki、合上K2，电极A 为阴极，发生还原反应C.电极B 发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变D.锲镉二次电池的总反应式：Cd+2NiOOH+2H2O Cd（OH）2+2Ni（OH）2【详解】C断开K 2,合上KI,装置为原电池，能量转化形式为化学能转化为电能，A 正确；断开K i,合上K 2,装置为电解池，相当于充电，电极A 为阴极，发生还原反应，B 正确；电极B 发生氧化反应过程中，处于充电状态，溶液中OH一浓度减小，C 不正确；电极总反应方程式正确，D 正确。4.（2021贵阳模拟）某酸性酒精检测仪的工作原理如图所示。下列 皿 人 同
4、祠，、分析正确的是（）A.该检测仪利用了电解池原理B.正极区溶液的pH 降低 陋 L I J改pt（i）p t（n）质子交换膜C.工作中H+由电极（I）经质子交换膜流向电极（II）D.电极（I）的电极反应式为 CH3cH?OH+3H2O8 e-=C H 3co0H+8H+【详解】C该检测仪利用了原电池原理，A 错误；正极电极反应式为O2+4H-+4e-2H。则正极区溶液的pH 增大，B 错误；工作时内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，则 H+由电极（I）经质子交换膜流向电极（II）,C 正确；电极（I）的电极反应式为CH3CH2OH+H20-4e=C H3C00H+4H+,D 错误。5.（
5、2022 德阳模拟）图示为一种积层型锂聚合物电池的结构。这是将正极（LiCoCh）/凝胶型聚合物电解质/碳和石墨系电池组叠加成平板，并用铝积层包封的电池结构.其中电池内的高分子聚合物能让Li+自由通过，碳和石墨系用C6表示。下列说法正确的是（）A.电池放电负极反应为LiC6-eB.放电时，L i.向负极移动C.充电时电极LiCoCh与电源负极相连D.可用饱和的食盐水溶液代替凝胶型聚合物电解质【详解】A 电池放电，负极LiC6失电子生成Li卡,反应为LiC6-e=L i+C 6,A 正确；放电时，负极上失电子，正极上得电子，所以电子从负极沿导线流向正极，所以正极上附有大量电子，阳离子向正极移动，
6、阴离子向负极移动，B 错误;充电时，电极LiCoCh上失电子发生氧化反应，所以该电极应作阳极，应与电源的正极相连，故 C 错误；锂单质是活泼金属单质，能与水反应，故不能使用食盐水溶液，D 错误。6.（2021宜宾模拟）我国铝一空气电池已实现商业化推广，代 替柴油发电机和铅酸电池作（外）铝箔为基站备用电源。某学生用多孔木炭等材料在家自制了铝一空气 （中）浸泡了 电池装置（如图）。该电池放电食盐水的纸巾时说法错误的是（）（内）木炭A.化学能转化为电能 B.铝箔作电源负极C.多孔木炭中C 元素被氧化 D.Na，移向木炭电极【详解】C原电池是化学能转化为电能的装置，A 正确；铝和碳、空气形成电池，铝作
7、负极，B 正确；木炭作正极，但氧化剂为0 2,得电子被还原，C 错误；正极带负电，Na卡 移向木炭电极（正极），D 正确。7.（2022.资阳模拟）硼氢化钠（NaBHQ既是一种重要的储氢材料，又是具有广泛应用的还原剂。NaBH4在水溶液中的稳定性随着溶液pH 升高而增大。NaBHrH2O2燃料电池有望成为低温环境下工作的便携式燃料电池，其工作原理如图所示。下列有关NaBH4-H2O2燃料电池的说法正确的是（）LNaOlKaq)H2O2(aq)NaOH(aq)a bNaBIL（aq）一NaOH（aq）一 一NaBO2（aq）-._阳离子交换膜A.电池工作时，电能主要转化为化学能B.a 电极上的反
8、应为 B H 4+8 O H -8 e =B O；+6 H2OC.放电过程中电极b区的溶液pH下降D.放电过程中1 m o l H z C h 参与反应，失去2 X 6.0 2 X 1 0 2 3 个电子【详解】B N a B H r H z O z 燃料电池工作时，化学能主要转化为电能，A 错误；燃料电池中，通入燃料的一极为负极，还原剂失去电子发生氧化反应，则 a电极为负极，电极反应为BE+8 O H -8 e =B O2+6 H2O,B正确；b电极为正极,正极上H 2 O 2 发生还原反应电极反应为H2O2+2 e =2OH,放电过程中电极b区的溶液pH增大，C错误；放电过程中H2O2参与
9、反应，为氧化剂，1 m o l H?。?得到2 X 6.0 2 X 1 0 2 3 个电子，D错误。8.（2 0 2 1.湖南高考）锌/漠液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/澳液流电池工作原理如图所示：双极性碳和塑料电极一Br2活性电极下列说法错误的是（）A.放电时，N极为正极B.放电时，左侧贮液器中Z n B r z 的浓度不断减小C.充电时，M 极的电极反应式为Z n 2+2 e-=Z nD.隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过【详解】B 在该原电池中，活泼金属锌做负极，则 N极为正极，A说法正确；放电时，左侧锌放电产生Z n
10、2+,贮液器中Z n B r z 浓度不断增大，B说法错误；充电时，M 极为阴极，电极反应式为Z n 2+2 e =Z n,C说法正确；放电时B r通过隔膜进入溶液中与Z M+结合，充电时Z M+通过隔膜在双极性碳和塑料电极上沉积，D说法正确。二、非选择题（本 题 包 括3个小题）9.（2 0 2 0 全国I 卷节选）为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。回答下列问题:(1)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(/)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择 作为电解质。阳离子ZXIO8/(m2 s i V 】)
11、阴离子M x io8/(m2 s-1 V-1)L i+4.0 7H C O；4.6 1N a+5.1 9N O；7.4 0C a2+6.5 9cr7.9 1K+7.6 2sof8.2 7(2)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入 电极溶液中。(3)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(F e2)增加了 0.0 2 m o l】r。石墨电极上未见F e析出。可知，石墨电极溶液中 c(Fe 2+)=e(4)根 据(2)、(3)实 验 结 果，可知石墨电极的电极反应式为,铁 电 极 的 电 极 反 应 式 为。因此，验证了 F e?+氧化性小于、还原性小于 o(5)实验前需
12、要对铁电极表面活化。在 F eSO 溶液中加入几滴F e2(SO 4)3 溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是.【详解】(1)根据盐桥中阴、阳离子不能参与反应，及 F e3+3 H C O；=F e(O H)3 I +3 C O2 t ,C a2+S O f =Ca S O4I,可排除H C O；、C a2+,再根据F eSO 4 溶液显酸性，而 N O；在酸性溶液中具有氧化性，可排除N O；。最后根据阴、阳离子的电迁移率应尽可能地接近，知选择K C 1 作盐桥中的电解质较合适。(2)电子由负极流向正极，结合电子由铁电极流向石墨电极，可知铁电极为负极，石墨
13、电极为正极。盐桥中的阳离子流向正极(石墨电极)溶液中。(3)由题意知负极反应为F e2 e=Fe,正极反应为F e3+4-e=F e2*,则铁电极溶液中c(F e?+)增加0.0 2 m o l-L r 时，石墨电极溶液中c(F e?+)增加0.0 4m o l-L 故此时石墨电极溶液中c(F e2*)=0.0 9 m o l l/i。(4)石墨电极的电极反应式为F e?+e=F e 2 ，铁电极的电极反应式为F e2 e-=F e2，故验证了氧化性：F e3 F e2,还原性：F e F e2 o (5)该活化反应为F e+2 F e3 =3 F e2.,故通过检 验 F e3+是否存在可说
14、明活化反应是否完成，具体操作为取少量活化后溶液于试管中，滴加几滴K S C N 溶液，若溶液不变红色，则说明活化反应已完成。【答案】K C 1(2)石墨(3)0.0 9 m o l-L-1(4)F e3 +e=F e2 +F e-2 e=F e2+F e3+F e(5)取少量溶液，滴入K S C N 溶液，不出现红色1 0.将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用，以C O?和 H z O 为原料制备 HCOOH和 C h的原理示意图。J电极质子交换膜CO?HCOOH电极b 作 极，发生的电极反应式为（2）浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓
15、差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。IIIUC1溶液a 稀盐酸酢残余海水H浓缩海水_ r*（富含mX 极为 极，Y 电极反应式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _Y 极生成1 mol C12时，mol Li*移向（填“X”或Y”）极。（3）一种以朋（N2H。为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH溶液作电解质溶液。负极反应式为正极反应式为【详解】（1）根据装置图可知，右侧通入的CO2转变成HCOOH,碳元素化合价降低，
16、被还原，电极b 为正极，电极反应式为CO2+2e+2H=H C O O H。（2）根据装置图可知，生成H2的电极为正极，生成CL的电极为负极。（3）根据装置可知,N2H4-N 2为氧化反应，在负极上发生，先写总反应N2H4+C2=N2+2H 2O,再写负极反应，总反应一负极反应即得正极反应。【答案】正CO2+2e+2H+=HCOOH正 2cl 2e=C h t 2 X(3)N2H44e+4OH=N2 t+4H2O O2+4e+2H2O=4O H11.（1）微生物燃料电池指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示:HS一 在硫氧化菌作用下转化为SO；的电极反应
17、式是若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是(2)P bS O 4 热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水L i C l-K C l 混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为P bS O4+2 L i C l+C a=C a C h+L i2S O4+P b一硫酸铅电极一无水 LiCl-KCl一钙电极-电池壳放电过程中，L i+向(填“负极”或“正极”)移动。负极反应式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
18、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _电路中每转移0.2 m o l 电子，理论上生成 g P bo(3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池的工作原理如图所示。KOH溶液a 电极的电极反应式是一段时间后，需向装置中补充KOH,请依据反应原理解释原因:【详解】(1)酸性环境中反应物为HS,产物为S O：,利用质量守恒和电荷守恒进行配平，电极反应式为H S 一+4 比0一8 屋 婪 要 S O f +9H从质量守恒角度来说，HS、SOf浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机化合物氧化成C C 2 放出电子。(2)根据电池总反应可知，电
19、路中每转移0.2 m o l 电子，生成0.1 m o l P b,即 2 0.7 g。(3)a 电极是通入N H 3 的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极作负极，电极反应式是2 N H 3 6 e+6 O H-=N 2+6H2OO该燃料电池的总反应为4 N H 3+3 O 2=2 N 2+6 H 2 O,有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，所以要补充K O H。【答案】HS M4 H?O-8e S O f +9 HH S，S Of 浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机化合物氧化成C O?放出电子(2)正 极 C a-2 e-C a2+2 0.7(3)2 NH3-6e+6 O H =N2+6 H2O电池反应为4NH.3+3。2=2冲+6H 2O,有水生成，使得溶液逐渐变稀，所以要补充K0H